In order to obtain accurate descrip

In order to obtain accurate description of gas turbine’s characteristics, a modular code is used. This thermodynamic model is based on compressor and turbine’s maps. Gas turbine behavior is defined at three conditions: design point, off-design conditions and dynamic mode. Modeling at design and off-design points have been developed in [4]. Having extended previous model, a code has been generated to simulate all design, off-design and dynamic modes of V94.2 single shaft turbine in power generation application. A single shaft gas turbine mainly consists of the compressor with the combustion chamber and the turbine and all its masses are connected to a single shaft. Compressor and turbine performances may be evaluated using one of these methods: group by group modeling (zero dimensional), stage by stage modeling (one dimensional) and row by row modeling (one, two, quasi three or three dimensional). To obtain short computational time, usually zero dimensional models are used for evaluating whole cycle performance and designing control systems. Even in this zero dimensional methods, the maps of compressor and turbine must be generated from higher order models using one, two, quasi3d or three dimensional maps. Component maps of turbine and compressor are developed based on streamline curvature method. V94.2 has 16- stage compressor which is divided into 4 groups to consider bleed valve and cooling air effects more precisely. For each group, a map is derived from higher order maps and geometric knowledge. This map is the corresponding group’s characteristic in final zero dimensional model. 4-stage turbine characteristics are considered equivalently. In addition to compressor’s whole map, IGV and bleeding’s effects are also considered in the single stage and group maps of compressor. Using turbine characteristics without cooling effect, air bleeding’s effect on compressor and turbine’s performance is modeled separately. Combustion chamber and other component’s performance, e.g. pressure loss and efficiency, is determined by empirical equations.
Generator is also modeled using 7th order machine equations. To avoid time consuming step- by-step
calculations, simultaneous computation is used. Thus, while more details are considered, reduced calculation time along
high accuracy is obtained.
In power generation application, V94.2 turbine is working under constant rotational speed. Therefore, operational condition is defined by given power level. In
off-design modeling, each component’s operating point
must be determined such that it matches to the others. This requires successive guesses of some component’s operating point on their map. To reduce computation time, simultaneous solving of equations using matrix solutions is employed. Extending the modeling method of off-design mode, a dynamic single shaft gas turbine’s model is obtained. To do this, mentioned zero dimensional off-design steady state model of turbine is chosen as the principle model and dynamic effects are added to it. These dynamic effects consist of shaft dynamic, volume dynamic, heat transmission dynamic and sensors and actuators dynamic. All cycle equations, including nonlinear algebraic and partially differential equations, are solved using Newton- Raphson and 6th order range-qutta methods. Many considerations are involved precisely to avoid divergence of solutions. As the FORTRAN code is written in modular form, many component’s outputs and inputs are available. This helps deriving linear models.

To use conventional control techniques, it is necessary to have linear models of plant. Linear models can be derived from complex models in a way that represent the key dynamics of engine and be suitable for control system development. These models allow performance at steady- state operating points to be considered. As the engine dynamics are known to be nonlinear, linear models just can consider a small neighborhood around steady state conditions. They reflect properties of the engine in a linear- zone of about 3-5% of controlled coordinates. They can be obtained from performance-based models via linearization or identification methods. In [5] a linearization of nonlinear model using model’s data is developed. Another approach which is studied extensively by researchers, is implementing identification techniques on real systems or computer simulation codes. Nonlinear and linear time-domain identifications are discussed in [6] and [7]. Frequency domain techniques of turbojets are mainly developed by Evans et al in [8] and its related papers. In solving the problem of identification, realization and choice of engine’s inputs and outputs are very important. Measurement of several variables of the process is taken and a model is constructed identifying parameters that match the measured data as well as possible.
The aim of present work is to build up a reduced order linear model using identification techniques.

Kết quả (Việt) 2:

Để có được mô tả chính xác về đặc điểm khí tuabin của, một mã mô đun được sử dụng. Mô hình nhiệt động lực học này được dựa trên máy nén và bản đồ của tuabin. Hành vi tuabin khí được quy định tại ba điều kiện: điểm thiết kế, off-thiết kế các điều kiện và chế độ năng động. Modeling ở thiết kế và off-thiết kế điểm đã được phát triển trong [4]. Có mô hình trước mở rộng, một mã đã được tạo ra để mô phỏng tất cả các thiết kế, off-thiết kế và chế độ năng động của V94.2 tuabin trục duy nhất trong ứng dụng điện. Một tuabin khí trục đơn chủ yếu bao gồm các máy nén với buồng đốt và tuabin và tất cả các khối của nó được kết nối với một trục. Máy nén và tuabin màn trình diễn có thể được đánh giá bằng cách sử dụng một trong các phương pháp: nhóm theo mô hình nhóm (zero chiều), giai đoạn của mô hình sân khấu (một chiều) và hàng theo mô hình hàng (một, hai, ba hoặc bán ba chiều). Để có được thời gian tính toán ngắn, thường là zero chiều mô hình được sử dụng để đánh giá hiệu suất toàn bộ chu trình và thiết kế hệ thống điều khiển. Ngay cả trong này không phương pháp chiều, các bản đồ của máy nén và tuabin phải được tạo ra từ các mô hình bậc cao bằng cách sử dụng một, hai, hoặc ba bản đồ quasi3d chiều. Bản đồ thành phần của tua-bin và máy nén được phát triển dựa trên phương pháp cong tinh giản. V94.2 có 16 máy nén khí được chia thành 4 nhóm để xem xét chảy máu van và làm mát không khí tác động chính xác hơn. Đối với mỗi nhóm, một bản đồ có nguồn gốc từ các bản đồ bậc cao và kiến thức hình học. Bản đồ này là đặc trưng của các nhóm tương ứng trong mô hình thức zero chiều. Đặc tuabin 4 giai đoạn được coi là tương đương. Ngoài toàn bộ bản đồ, IGV nén và hiệu ứng chảy máu cũng được xem xét trong các giai đoạn và nhóm bản đồ duy nhất của máy nén. Sử dụng đặc tính turbine mà không có tác dụng làm mát, hiệu ứng chảy máu không khí trên máy nén và hiệu suất tuabin của được mô phỏng một cách riêng biệt. Buồng đốt và hiệu suất thành phần khác, ví dụ như mất áp suất và hiệu quả, được xác định bởi phương trình thực nghiệm.
Generator cũng được mô phỏng bằng máy tính các phương trình để thứ 7. Để tránh tiêu thụ từng bước một thời gian
tính toán, tính toán đồng thời được sử dụng. Như vậy, trong khi nhiều chi tiết được xem xét, giảm thời gian tính toán cùng
độ chính xác cao thu được.
Trong ứng dụng phát điện, tuabin V94.2 được làm việc theo tốc độ quay không đổi. Vì vậy, điều kiện hoạt động được xác định bằng cách đưa ra mức năng lượng. Trong
mô hình off-thiết kế, điểm hoạt động của mỗi thành phần
phải được xác định như vậy mà nó phù hợp với những người khác. Điều này đòi hỏi dự đoán kế tiếp của điểm hoạt động của một số thành phần trên bản đồ của họ. Để giảm thời gian tính toán, giải quyết đồng thời của phương trình bằng cách sử dụng các giải pháp ma trận được sử dụng. Mở rộng các phương pháp mô hình của chế độ off-thiết kế, mô hình một đơn gas turbine trục của động thu được. Để làm điều này, đề cập zero chiều off-thiết kế mô hình trạng thái ổn định của tuabin được chọn làm người mẫu nguyên tắc và các hiệu ứng năng động được thêm vào nó. Những tác động bao gồm trục năng động, khối lượng năng động, truyền nhiệt năng động và cảm biến và cơ cấu chấp hành động. Tất cả các phương trình chu kỳ, bao gồm phương trình đại số và một phần phân phi tuyến, đã giải quyết được bằng cách sử dụng Newton- Raphson và trật tự các phương pháp tầm qutta thứ 6. Nhiều cân nhắc có liên quan đến chính xác để tránh sự phân kỳ của các giải pháp. Theo mã FORTRAN được viết theo dạng modular, kết quả đầu ra và đầu vào của nhiều thành phần có sẵn. Điều này giúp phát sinh mô hình tuyến tính. Để sử dụng các kỹ thuật điều khiển thông thường, nó là cần thiết để có các mô hình tuyến tính của các nhà máy. Mô hình tuyến tính có thể được bắt nguồn từ các mô hình phức tạp một cách đại diện cho các động lực quan trọng của động cơ và phù hợp cho phát triển hệ thống điều khiển. Những mô hình này cho phép thực hiện tại các điểm điều hành nhà nước steady- để được xem xét. Như các động cơ được biết đến là phi tuyến, các mô hình tuyến tính chỉ có thể xem xét một khu phố nhỏ xung quanh các điều kiện trạng thái ổn định. Họ phản ánh đặc tính của động cơ trong một khu linear- khoảng 3-5% của các tọa độ được kiểm soát. Họ có thể được lấy từ các mô hình dựa trên hiệu quả thông qua tuyến tính hoặc xác định các phương pháp. Trong [5] một tuyến tính của mô hình phi tuyến bằng cách sử dụng dữ liệu của mô hình được phát triển. Một phương pháp khác được nghiên cứu rộng rãi bởi các nhà nghiên cứu, đang triển khai các kỹ thuật xác định trên hệ thống thực hoặc mã mô phỏng máy tính. Tố về miền thời gian phi tuyến và tuyến tính được thảo luận trong [6] và [7]. Kỹ thuật miền tần số của turbojets chủ yếu được phát triển bởi Evans et al trong [8] và các giấy tờ liên quan của nó. Trong việc giải quyết vấn đề xác định, thực hiện và lựa chọn đầu vào và đầu ra của động cơ là rất quan trọng. Đo một số biến của quá trình này được thực hiện và một mô hình được xác định đất xây dựng các thông số phù hợp với số liệu đo đạc cũng như có thể. Mục đích của việc này là để xây dựng một mô hình tuyến tính nhằm giảm sử dụng các kỹ thuật nhận dạng.